自動控制原理課程的教學方法與教學手段

周迎春 胡志軍 肖慧慧

高等職業教育人才培養目標是服務于生產第一線的高素質、高技能的應用型人才，學生應具備較強的崗位適應能力和解決生產實際問題的能力。如何提高學生學習興趣，如何使高等職業教育的課程建設與改革能夠適應當前發展的需要，已顯得尤為重要。本次培訓很有啟發性和針對性，為我加深對本課程的理解和把握以及具體應當如何展開課堂和課外教學很有幫助，不論是在自動控制原理精品課程建設、課堂教學設計與教學課程設計訓練與實踐教學設計、課程教學改革與教學資源建設規劃等方面有很多收獲。這次培訓最大的收獲是真正認識到學習教學方法、研究適合課程和自己風格的教學方法的重要。

1、教學方法的名稱：“三結合”教學方法

2、教學方法的使用目的：本課程授課內容主要包括離散系統理論和線性系統理論的相關知識。為了適應當今社會對人才素質教育培養的要求，注重對學生創新能力和綜合素質的培養，使學生理論與實踐相結合，在本課程進行過程中，可采取基礎理論與工程實際相結合,“引導式”、“滲透式”和“互動式”相結合，理論教學和實驗教學相結合的“三結合”教學方法。

3、教學方法的實施過程：

（１）基礎理論與工程實際相結合

本課程是一門理論和實踐結合密切的專業基礎課，所討論的基本問題是在工程實踐基礎上提升和抽象出來的內容，其數學表示嚴謹、內容抽象、理論性強、與工程結合密切。但是在實際教學過程中，由于這門課程涉及到較多的理論推導及矩陣運算，很容易導致學生無法將本課程的理論與實際工程問題聯系起來。學生往往因缺乏工程實踐知識，缺乏對實際控制系統的感性認識而感到學習的內容比較抽象、枯燥，容易產生畏難情緒，進而影響學習的效果。因此，注重基礎理論與工程實際相結合的教學方法是學生學好這門課程的前提條件。在教學過程中，在保證基礎理論嚴謹性和系統性前提下，可不刻意追求定理證明中數學上的嚴密性。對一些繁雜的數學證明，授課中略去證明和推導過程，而著重于解釋證明過程和思路，重點強調結論的正確內涵、直觀意義和需要滿足的條件，突出問題的工程背景和提法，進而給出抽象的定義，理論闡述盡力做到嚴謹、簡練和易懂。即將抽象的概念與工程實際相聯系，將枯燥的理論問題融合在實際的工程案例中，為學生作深入淺出的講解，使其通俗化、形象化、具體化。從而激發學生的學習興趣，并使他們深刻理解“學以致用”的意義。

（２）“引導式”、“滲透式”和“互動式”教學方法相結合

“引導式”、“滲透式”和“互動式”的教學方法是一種由淺入深地講解有關概念、定義和分析方法，積極引導學生主動思考問題的方法。

① 引導式：在講解基礎理論時，通過典型示例，引出基本概念，使學生對學習本課程的任務有一個感性認識，明確學習的目的、方法和要求，再引導學生進行分析和討論。此外，講課中，適當地留一些懸念，讓學生考慮后，再進行講解，效果更好。這種引導的講課方式易于調動學生學習的積極性和主動性。

② 滲透式：本課程有這樣一個特點：很多公式本身都有一定的物理意義，所以在備課和講課當中，除注意其數學推導外，更應注重對數學結果給出恰當的物理解釋，就是說應當把數學公式滲透到物理意義中去，這種“滲透式”的教學方法可以減少學生對公式理解的難度。

③ 互動式：課后給學生留一些思考題，要求學生閱讀大量參考書，然后通過組織課堂討論澄清模糊概念和錯誤理解，這就是我們所說的“互動式”講課方式，這樣使得學生在掌握本課程基本理論的同時也拓寬了知識面，加深了對所學知識的理解。

（３）理論教學和實驗教學相結合

注重理論教學和物理實驗相結合的教學方法是學生學好這門課程的保障。《自動控制原理（二）》是一門理論性很強的課程，為了幫助學生更好的掌握本課程的相關知識，自動控制理論實驗中有12學時的實驗是為了配合本課程的教學開展的。理論教學和物理實驗相結合的教學方法，能讓學生把書上所謂“飄渺”、“高深”的理論與實際的物理裝置結合起來，寓學于做，做學結合，既培養了學生的學習熱情，又提高了他們的專業技能。例如，實驗教學中的一個實驗是建立旋轉式倒立擺系統的數學模型，分析系統的能控性及能觀性，利用極點配置對旋轉式倒立擺系統進行控制，并利用Matlab進行系統仿真。倒立擺作為一種自動控制教學實驗設備,經常被用來檢驗各種控制策略的實際效果。許多抽象的控制概念如系統穩定性、能控性、能觀性和系統抗干擾能力等都可以通過控制倒立擺直觀地表現出來。而且,倒立擺的控制技巧極富趣味性,很適合學習現代控制理論的學生使用它來驗證所學的控制理論和算法，加深對所學課程的理解和掌握。因此,倒立擺設備是進行現代控制理論學習和研究中較為理想的實驗平臺。而我們理論課教師在授課過程中，可將倒立擺這個復雜的控制系統作為例子引入到教學過程中，既達到了理論聯系實際的目的，又將理論教學和物理實驗進行了有機結合，為實驗教學的順利開展奠定了基礎。

4、教學手段：板書、多媒體教學及自動控制理論精品課網上資源相結合。

板書和多媒體課件相結合。根據課程要求，研究并開發課程多媒體課件。具體內容包括：每一章的主要知識點概述、基本內容及重點難點、典型例題、補充題型、課后思考題、課后作業、重點內容回顧等。在每次授課時，先通過PPT進行上次課重點內容回顧，幫助學生承前啟后、溫故知新；授課過程中以多媒體課件的演示為主線，配合板書對基本理論和重點難點進行詳盡的分析和闡述，當遇到公式較多的地方，就利用板書引導學生沿著老師的思路走，集中學生注意力，明白因由過程，而當遇到圖形、演示等形象化的信息時，就有效利用多媒體課件，在有限的教學時數內，盡可能地直觀、形象地多介紹一些知識點；重要的典型例題、補充題型在課件中只有題目，沒有答案，授課時把思路和解題步驟在黑板上分步詳解，有助于學生消化和吸收。

充分發揮自動控制理論精品課程網絡資源的作用。教師已把教學資源信息發布到網上,如課程介紹、教學大綱、授課PPT、課后習題答案、歷年考題等，可供學生隨時下載使用，方便學生課外自學、復習。另外，還應該進一步建設網上答疑教室和討論區。對于教師來說,可以根據學生們提出的問題,及時發現教學中的不足,并做相應的調整與改進，教師輔導答疑時，也不用再受時間空間的限制；學生還可在討論區內自由討論，交流心得，共同進步。

5、教學方法與教學手段實施預計效果分析：通過這種基礎理論與工程實際相結合,“引導式”、“滲透式”和“互動式”相結合，理論教學和實驗教學相結合的“三結合”教學方法，為學生作深入淺出的講解,使學生緊跟課程內容開展相關的學習和研究，應該可以激發了學生學習熱情，使學生對于這門課程從書面的、理性的認識，細化到具體現實的感性認識，理論與實踐結合更緊密；應該可以使學生對本課程相關概念、理論和方法的正確內涵、物理意義、應用范圍有更系統和完整的認識，為以后的專業學習和研究奠定基礎。